化工原理(第二版)

本次修订前对第1版教材使用情况进行了问卷调查，采纳了一些院校提出的宝贵意见，根据少学时课程教学的需要，删除了固液萃取、搅拌两部分内容。

第二版保持了第1版的特色，以化工单元为主线，力求系统完整，突出基本概念和基本原理，简化公式推导，注重典型设备及工程计算的介绍。为了便于学生学习，各章均有本章学习要求、例题、思考题和习题，且附有习题参考答案。

第二版编写工作由北京理工大学珠海学院、湖南农业大学、长江大学工程技术学院、泰山医学院、中国计量学院现代科技学院、武汉工商学院、宿州学院、南京中医药大学、南京中医药大学翰林学院、聊城大学东昌学院、浙江农林大学等十一所院校共同完成。参加编写的有王淑波、蒋红梅、胡达、杨荣华、崔晓君、廖庆玲、段腾飞、潘永兰、马奕春、张铭、钱洁、霍月洋、李青云、王芳、刘爱军和高前欣，全书由王淑波拟定大纲、组织编写及审定书稿。

本书可作为化学工程、石油化工、制药工程、生物工程、食品工程、应用化学、精细化工、环境工程等专业的化工原理课程本科生教材，也可供化工及相关领域的技术人员参考。

本书的编写工作得到了华中科技大学出版社的大力支持，在此表示感谢。

鉴于编者水平所限，书中不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

绪论（1）

0.1化工原理课程的性质、内容及任务（1）

0.2单位制和单位换算（2）

0.2.1单位制（2）

0.2.2单位换算（2）

0.3化工单元操作遵循的守恒定律及过程速率（2）

0.3.1物料衡算（2）

0.3.2能量衡算（3）

0.3.3过程的平衡与速率（4）

第1章流体流动（5）

1.1流体静力学方程（5）

1.1.1密度（5）

1.1.2流体的压力（7）

1.1.3流体静力学基本方程（7）

1.1.4流体静力学方程的应用（9）

1.2流体在管内的流动（12）

1.2.1流体流量与流速（12）

1.2.2稳定流动和不稳定流动（13）

1.2.3连续性方程（14）

1.2.4定态流动系统的机械能衡算式——伯努利方程（14）

1.2.5伯努利方程的应用（17）

1.3管内流体流动现象（19）

1.3.1流体的黏性（19）

1.3.2流体流动类型（20）

1.3.3流体在圆管内的速度分布（21）

1.4流体在管内的流动阻力（24）

1.4.1流体阻力的表达式（24）

1.4.2流体在圆形直管中的流动阻力（24）

1.4.3非圆形管的当量直径（27）

1.4.4管路上的局部阻力（28）

1.4.5流体在管内流动的总阻力损失计算（29）

1.5管路计算（31）

1.5.1简单管路计算（31）

1.5.2复杂管路计算（34）

1.6流量的测定（35）

思考题（39）

习题（39）

本章主要符号说明（43）

第2章流体输送机械（44）

2.1概述（44）

2.1.1流体输送机械的作用（44）

2.1.2流体输送机械的分类（45）

2.2离心泵（45）

2.2.1离心泵的工作原理及气缚现象（45）

2.2.2离心泵的基本结构（46）

2.2.3离心泵的性能参数和性能曲线（48）

2.2.4离心泵在输送系统中的运行（51）

2.2.5离心泵的类型、选择、安装与操作（56）

2.3其他类型泵（58）

2.3.1往复式泵（58）

2.3.2回转式泵（61）

2.3.3其他非正位移泵（62）

2.4气体输送机械（63）

2.4.1气体输送机械的作用及分类（63）

2.4.2离心式通风机、鼓风机和压缩机（63）

2.4.3往复式压缩机（65）

2.4.4罗茨鼓风机（67）

2.4.5真空泵（67）

思考题（68）

习题（68）

本章主要符号说明（70）

第3章非均相物系分离（71）

3.1概述（71）

3.2重力沉降（71）

3.2.1球形颗粒的自由沉降（72）

3.2.2阻力系数（73）

3.2.3沉降速度的计算（74）

3.2.4非球形颗粒的自由沉降速度（74）

3.2.5重力沉降设备（75）

3.3离心沉降（78）

3.3.1惯性离心力作用下的离心沉降速度（78）

3.3.2离心分离设备（79）

3.4过滤（83）

3.4.1过滤操作的基本概念（84）

3.4.2过滤基本方程（85）

3.4.3恒压过滤方程（87）

3.4.4过滤常数的测定（89）

3.4.5过滤设备（90）

3.4.6滤饼的洗涤（94）

3.4.7过滤机的生产能力（95）

思考题（96）

习题（96）

本章主要符号说明（97）

第4章传热（99）

4.1概述（99）

4.1.1传热过程在化工生产中的应用（99）

4.1.2加热介质与冷却介质（100）

4.1.3传热过程的基本方式（100）

4.1.4传热过程的基本概念（101）

4.1.5冷、热流体热量传递方式及换热设备（103）

4.1.6典型的间壁式换热器（104）

4.2热传导（105）

4.2.1温度梯度（105）

4.2.2傅里叶定律（106）

4.2.3导热系数（106）

4.2.4平壁与圆筒壁的热传导（108）

4.3对流传热（113）

4.3.1对流传热过程分析（113）

4.3.2对流传热速率方程（114）

4.3.3影响对流传热系数的因素（115）

4.3.4对流传热系数的经验关联式（116）

4.4传热过程计算（127）

4.4.1热量衡算（127）

4.4.2总传热系数（128）

4.4.3平均温度差的计算（131）

4.4.4传热面积的计算（137）

4.4.5壁温的计算（138）

4.5热辐射（139）

4.5.1热辐射的基本概念（139）

4.5.2物体的辐射能力与斯蒂芬玻耳兹曼定律（140）

4.5.3克希霍夫定律（141）

4.5.4两固体间的相互辐射（141）

4.5.5影响辐射传热的主要因素（144）

4.5.6辐射、对流联合传热（144）

4.6换热器（145）

4.6.1夹套式换热器（145）

4.6.2沉浸式蛇管换热器（145）

4.6.3喷淋式蛇管换热器（145）

4.6.4套管式换热器（146）

4.6.5列管式换热器（147）

4.6.6新型高效换热器（149）

4.6.7列管式换热器的设计和选用计算中的有关问题（153）

4.6.8列管式换热器的选用步骤（155）

4.6.9换热器的传热强化途径（158）

思考题（160）

习题（161）

本章主要符号说明（162）

第5章蒸发（164）

5.1概述（164）

5.2单效蒸发（165）

5.2.1单效蒸发流程（165）

5.2.2单效蒸发的计算（166）

5.2.3溶液的沸点和温度差损失（170）

5.3多效蒸发（172）

5.3.1多效蒸发的原理（172）

5.3.2多效蒸发的流程（173）

5.3.3多效蒸发的综合分析（174）

5.4蒸发设备（176）

5.4.1蒸发器的类型（176）

5.4.2蒸发装置的附属设备和机械（180）

5.4.3蒸发器的选型（181）

思考题（181）

习题（181）

本章主要符号说明（182）

第6章蒸馏（184）

6.1概述（184）

6.2双组分溶液的气液相平衡（185）

6.2.1理想溶液的气液相平衡（185）

6.2.2txy图和xy图（186）

6.2.3挥发度与相对挥发度（187）

6.2.4非理想溶液的气液相平衡（189）

6.3简单蒸馏和平衡蒸馏（190）

6.3.1简单蒸馏（190）

6.3.2平衡蒸馏（190）

6.4精馏原理（191）

6.4.1多次部分汽化和多次部分冷凝（191）

6.4.2连续精馏操作流程（192）

6.4.3塔板的作用和理论板的概念（193）

6.4.4回流的作用和回流比（193）

6.5双组分连续精馏塔的计算（194）

6.5.1恒摩尔流的假设（194）

6.5.2全塔物料衡算（195）

6.5.3操作线方程（196）

6.5.4进料热状况参数及进料线方程（197）

6.5.5理论塔板数的确定（201）

6.5.6回流比的影响与理论塔板数简捷计算法（203）

6.5.7塔板效率（208）

6.5.8精馏装置的热量衡算（209）

6.5.9恒沸精馏和萃取精馏（210）

6.6板式塔（212）

6.6.1概述（212）

6.6.2常用错流塔板介绍（213）

6.6.3塔板的操作状态（215）

6.6.4浮阀精馏塔的工艺设计（217）

思考题（227）

习题（227）

本章主要符号说明（230）

第7章吸收（232）

7.1概述（232）

7.1.1吸收在工业生产中的应用（232）

7.1.2吸收的分类（232）

7.1.3吸收设备与流程（233）

7.1.4吸收剂（234）

7.2吸收过程的气液相平衡（234）

7.2.1气液相平衡与溶解度（234）

7.2.2亨利定律（236）

7.2.3气液相平衡在吸收过程中的作用（238）

7.3吸收过程的传质速率（239）

7.3.1分子扩散与费克定律（240）

7.3.2涡流扩散与对流传质（245）

7.3.3吸收速率方程（247）

7.4吸收塔的计算（250）

7.4.1物料衡算与操作线方程（250）

7.4.2吸收剂用量及小液气比（251）

7.4.3填料层高度的计算（252）

7.4.4解吸塔的计算（257）

7.5填料塔（258）

7.5.1填料塔的结构（258）

7.5.2填料塔的流体力学